스마트워치로 우울증 예측기술 개발
병원에서 따로 채혈, 방사선 검사 등을 하지 않아도 스마트워치로 우울증 전조를 알 수 있는 기술이 개발됐다.
한국과학기술원(KAIST) 뇌인지과학과 김대욱 교수연구팀과 미국 미시간대 수학과 대니엘 포저 교수팀은 스마트워치(손목시계형 웨어러블 기기)에서 수집된 활동량·심박수 등 데이터를 통해 우울증 관련 증상을 예측하는 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.
세계보건기구(WHO)는 정신질환의 유망한 치료 방향으로 충동성, 감정 반응, 의사 결정 등에 직접적인 영향을 미치는 '생체시계'와 '수면'에 주목하고 있는데 생체시계(중심시계)는 24시간 주기의 리듬을 일정하게 만듦으로써 우리 몸의 행동이나 생리적 현상을 조절한다.
원래 생체시계와 수면 상태를 정확하게 측정하려면 하룻밤 동안 30분 간격으로 피를 뽑아 몸속 멜라토닌 호르몬의 농도 변화를 측정하고, 수면다원검사(PSG·수면 중 뇌파, 호흡, 심박수 등을 통해 수면의 질을 평가하는 검사)를 수행해야 한다.
그러나 이같은 방식은 병원에 입원해 검사받을 수밖에 없어 통원치료를 받는 정신질환자에는 적용하기 어렵고, 검사 비용도 비싸다는 게 한계로 나타났다. 이같은 문제를 해결하기 위해 공간 제약없이 실시간 심박수·체온·활동량 등 생체 데이터를 측정하는 웨어러블 기기가 주목받고 있지만, 데이터 자체만으로는 실제 바이오마커(체내 변화를 알아낼 수 있는 지표)로 활용하기 어려웠다.
이에 연구팀은 멜라토닌 호르몬 농도의 24시간 변화를 추정할 수 있는 시계열 분석기법을 이용, 웨어러블 기기로 측정된 심박수와 활동량 데이터를 바탕으로 생체시계의 일주기 리듬을 분석하는 데 성공했다. 핵심적으로 현실세계의 기계, 장비, 사물 등을 가상세계에 구현한 디지털 트윈기술을 통해 뇌속 중심시계와 심장 생체시계(말초시계)간 비동기화를 시뮬레이션해냈다.
연구팀은 실제 미시간대 신경과학 연구소 스리잔 센 교수, 정신건강의학과 에이미 보너트 교수 연구팀과 협업해 800명의 야간교대 근무자를 대상으로 대규모 전향 코호트(동일 집단) 연구를 수행했다. 그 결과, 연구팀이 개발한 디지털 바이오마커가 내일의 기분은 물론 우울증의 대표적인 증상인 수면 문제, 식욕 변화, 집중력 저하 등 6가지 증상을 예측할 수 있었다.
김대욱 교수는 "이번에 개발한 비침습적인 정신건강 모니터링 기술을 사회적 약자를 대상으로 한 정신건강 관리에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.
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